土木工程毕业设计（论文）-海阳3号公寓工程预算及土建施工组织设计.docx

青岛理工大学毕业设计（论文）第一章 脚手架设计1.1脚手架概述脚手架是土木工程施工必备的重要措施，它为保证高处作业安全、顺利进行施工而搭设的工作平台或作业通道。全套图纸加扣3012250582 1.2脚手架设计1.2.1材料选用1.钢管：脚手架钢管采用直径为48.33.6的Q235级钢管，每根钢管的最大质量不应大于25.8kg。有严重锈蚀、弯曲压扁或裂纹的不得使用。截面几何特性参照钢结构设计规范（GB50017-2003）。2.扣件：脚手架扣件采用可锻铸制作的扣件，其质量和性能应符合现行国家标准钢管脚手架扣件（GB15831）的规定。扣件在螺栓拧紧扭力矩达到65Nm时，不得发生破坏。铸件不得有裂纹、气孔、不宜有缩松，砂眼或其他影响使用功能的铸造缺陷。3.脚手板：脚手板采用冲压钢板制作，每块质量不应大于30kg。材质应符合现行国家标准碳素结构钢（GB/T 700）中Q235级钢的规定。1.2.2计算参数地下一层到2层采用落地式脚手架。从3层开始采用悬挑式脚手架,每5层悬挑一次，双排脚手架，搭设高度为14.5m，28层到32层脚手架搭设高度按照规范需要高出女儿墙1m，高出檐口1.5m，故搭设高度为17m，立杆均采用单立管。立杆的纵距1.50m，立杆的横距1.30m，内排架距离结构0.30m，立杆的步距1.50m。连墙件采用2步3跨，竖向间距3.00m，水平间距4.50m。施工活荷载为3.0kN/m2，同时考虑2层施工。脚手板采用冲压钢板，荷载为0.30kN/ m2，按照铺设3层计算。栏杆采用木板，荷载为0.17kN/m，安全网荷载取0.010kN/m2。脚手板下小横杆在大横杆上面，搭接在大横杆上的小横杆根数为3根。基本风压0.60kN/m2，高度变化系数2.394，体型系数1.04。悬挑水平钢梁采用16号工字钢，建筑物外悬挑段长度1.5m，建筑物内锚固段长度2.0m。悬挑水平钢梁采用悬臂式结构，没有钢丝绳或支杆与建筑物拉结。1.2.3设计计算1.小横杆计算小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。1)均布荷载值计算小横杆的自重标准值 P1=3.9710-39.8=0.0389kN/m脚手板的荷载标准值 P2=0.301.5/3=0.15kN/m 活荷载标准值 Q=3.01.5/3=1.5kN/m 荷载的计算值 q=1.20.03891+1.20.15+1.41.5=2.327kN/m小横杆计算简图2)抗弯强度计算最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩计算公式如下: M=2.3271.32/8=0.49kNm=0.49106/5260=93.44N/mm2小横杆的计算强度小于205N/mm2,满足要求3)挠度计算最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下: 荷载标准值q=0.0389+0.15+1.5=1.6889kN/m简支梁均布荷载作用下的最大挠度V=5.01.688913004/(3842.0610512.71104)=2.4mm小横杆的最大挠度小于l/150=7mm与10mm,满足要求。2.大横杆计算大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。1)荷载值计算小横杆的自重标准值 P1=0.03891.3=0.05057kN脚手板的荷载标准值 P2=0.301.31.5/3=0.195kN 活荷载标准值 Q=3.01.31.5/3=1.95kN 荷载的计算值q=(1.20.05057+1.20.195+1.41.95)/2=1.512kN 大横杆计算简图2)抗弯强度计算最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下: 集中荷载最大弯矩计算公式如下: M=0.08(1.20.0389)1.52+0.2671.5121.5=0.614kNm=0.614106/5260=116.73N/mm2大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求。3)挠度计算最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和均布荷载最大挠度计算公式如下: 集中荷载最大挠度计算公式如下: 大横杆自重均布荷载引起的最大挠度V1=0.6770.03891.54/(1002.0610512.71104)=0.051mm集中荷载标准值P=0.05057+0.195+1.95=2.1956kN集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度V1=1.8832.19561.53/(1002.0610512.71104)=5.329mm最大挠度和：V=V1+V2=5.38mm大横杆的最大挠度小于l/150=10mm与10mm,满足要求。3.扣件抗滑力的计算纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算: R Rc其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN； R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值。 荷载值计算：大横杆的自重标准值 P1=0.03891.5=0.05835kN小横杆的自重标准值 P2=0.03891.33/2=0.075855kN脚手板的荷载标准值 P3=0.301.31.5/2=0.2925kN 活荷载标准值 Q=3.01.31.5/2=2.925kN 荷载的计算值 R=1.20.05835+1.20.075855+1.20.2925+1.42.925=5.237kNRc=8.0kN单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。当直角扣件的拧紧力矩达40-65Nm时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN。双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。4.脚手架荷载标准值作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容：(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m),取为0.1444NG1 =0.1444+(1.33/2)0.0389/1.517=3.3145kN(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)，采用冲压钢脚手板，标准值为0.30NG2 = 0.3031.5(1.3+0.3)/2=1.08kN(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)，采用栏杆、木脚手板标挡板，准值为0.17NG3 = 0.171.53/2=0.3825kN(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)，取为0.005NG4=0.0051.517=0.1275kN经计算得到，静荷载标准值：NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.3145+1.08+0.3825+0.1275=4.9045kN活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值 NQ = 3.021.51.3/2=5.85kN风荷载标准值应按照以下公式计算： 其中 W0 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)附录表D.4的规定采用：W0=0.60 UZ 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)附录表7.2.1的规定采用：UZ=2.394 US 风荷载体型系数，按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011) 的规定采用：US=1.04经计算得到，风荷载标准值Wk=0.70.602.3941.04=1.046kN/m2。考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：N=1.2NG + 0.91.4NQ经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.24.9045+0.91.45.85=13.2564kN不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式:N=1.2NG + 1.4NQ经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.24.9045+1.45.85=14.0754kN按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式： MW=0.91.4Wklah2/10其中 Wk 风荷载标准值(kN/m2)； la 立杆的纵距 (m) h 立杆的步距 (m)经过计算得到风荷载产生的弯矩 Mw=0.91.41.0461.51.52/10=0.4448kNm。5.立杆的稳定性计算按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）5.2.6：1)不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 其中 N - 立杆的轴心压力设计值，N=14.0754kN i - 计算立杆的截面回转半径，i=1.59cm k - 计算长度附加系数，取1.155 - 计算长度系数，由脚手架的高度确定，=1.55 l0- 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=1.1551.551.5=2.685m A - 立杆净截面面积，A=5.06cm2 W - 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.26cm3 - 由长细比，为2685/15.9=169 - 轴心受压立杆的稳定系数,应根据长细比的结果查表得到0.248 - 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)，经计算得到=112.1653N/mm2 f - 钢管立杆抗压强度设计值，f=205 N/mm2不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 f,满足要求。2)考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 其中 N - 立杆的轴心压力设计值，N=13.2564kN i - 计算立杆的截面回转半径，i=1.59cm k - 计算长度附加系数，取1.155 - 计算长度系数，由脚手架的高度确定，=1.55 l0-计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=1.1551.551.5=2.685m A - 立杆净截面面积，A=5.06cm2 W - 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.26cm3 - 由长细比，为2685/15.9=169 - 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比的结果查表得到0.248 MW- 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.4448kNm - 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；经计算得到=190.2015N/mm2 f 钢管立杆抗压强度设计值，f=205N/mm2考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 f,满足要求。6.连墙件的计算1)连墙件的轴向力设计值计算按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）5.2.13公式： Nl = Nlw + N0其中 Nlw 风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，应按照下式计算： Nlw = 1.4 Wk AW脚手架顶部UZ = 2.394连墙件均匀布置, 受风荷载作用最大的连墙件应在脚手架的最高部位脚手架顶部风荷载标准值Wk=0.7UZUSW0=0.72.3941.040.60 = 1.046kN/m2AW 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，AW = 21.53.01.5 =13.5m2N0 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN)，N0 =3.0kN经计算得到 Nlw = 19.7694kN，连墙件轴向力计算值 Nl = 22.7694kN2)连墙件的稳定承载力计算连墙件的计算长度l0取脚手架到墙的距离0.3m长细比=l0/i=30/1.59=18.868长细比=18.868 =150,查冷弯薄壁型钢结构技术规范, 满足要求 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比查表得到=0.949Nl/A=16.79103/(0.949506)=34.965N/mm2连墙件稳定承载力f =205N/mm2，连墙件稳定承载力计算满足要求 3)连墙件抗滑移计算连墙件采用单扣件与墙体连接经过计算得到 Nl = 22.7694kN大于扣件的抗滑力8.00kN，不满足要求。建议减少连墙件布置间距，或采用其他连接方式。7.悬挑梁的受力计算: 悬挑脚手架的水平钢梁按照悬臂的连续梁计算。悬臂部分脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。悬臂单跨梁计算简图支座反力计算公式: 支座弯矩计算公式: C点最大挠度计算公式: 其中 k = m/l,k1 = m1/l,k2 = m2/l本工程中， m=1.5m l=2m m1 = 0.3m m2 = 1.2m水平支撑梁的截面惯性矩I = 1130cm4，截面抵抗矩W = 141cm3，截面积A = 26.1cm2受脚手架集中荷载 N=1.24.9045+1.45.85=14.0754kN水平钢梁自重荷载 q=1.226.10.00017.8510=0.246kN/mk=1.5/2=0.75 kl=0.3/2=0.15 k2=1.2/2=0.60 代入公式，经过计算得到：支座反力 RA=39.461kN支座反力 RB=-10.449kN最大弯矩 MA=21.2976kNm抗弯计算强度 f=21.2976106/(1.05141000)=143.854N/mm2水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求受脚手架作用集中计算荷载 N=4.9045+5.85=10.7545kN水平钢梁自重计算荷载 q=26.10.00017.8510=0.21kN/m最大挠度 Vmax=9.7mm按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 130-2011)表5.1.8规定：水平支撑梁的容许挠度3000/250=12mm,满足要求。8.悬挑梁的整体稳定性计算水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下 其中b 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B得到：b=2.00由于b大于0.6，按照钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B其值用b代替b得到其值为b=1.07-0.282/b=0.929经过计算得到强度 =21.2976106/(0.929141000)=162.59N/mm2水平钢梁的稳定性计算 5m8经纬仪或吊线，钢尺检查相邻两板表面高低差2钢尺检查表面平整（2m长度上）52m靠尺和塞尺检查预埋件和预留孔洞允许偏差 表2-3项 目允 许 偏 差（mm）预埋钢板中心线位置3预埋管、预留孔中心线位置3预埋螺栓中心线位置2外露长度+10，0预留洞中心线位置10截面内部尺寸+10，0在进行模板的施工设计时，就应考虑模板的拆除顺序和拆除时间，以便更多的模板参加周转，减少模板用量，降低工程成本。模板的拆除时间与构件混凝土的强度以及模板所处的位置有关。模板的拆除，除了侧模应以能保证混凝土表面及棱角不受损坏时（混凝土强度大于1N/mm2）方可拆除外，底模应按混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）的有关规定执行具体见表2-4。模板拆除的顺序和方法，应按照配板设计的规定进行，遵循先支后拆，先非承重部位，后承重部位以及自上而下的原则。拆模时，严禁用大锤和撬棍硬砸硬撬。拆模时，操作人员应站在安全线外，以免发生安全事故，待该片（段）模板全部拆除后，方准将模板、配件、支架等运出堆放。模板运至堆放场地应排放整齐，并派专人负责清理维修，以增加模板使用寿命，提高经济效益。拆下的模板、配件等，严禁抛扔，要有人接应传递，按指定地点堆放，并做到及时清理、维护和涂刷好隔离剂，以备待用。现浇结构拆模时所需要混凝土强度 表2-4结构类型结构跨度（m）按设计的混凝土强度标准值的百分率计（）板2502，8758100梁、拱、壳8758100悬臂构件-100已拆除模板及其支架的结构，在混凝土强度符合设计混凝土强度等级的要求后，方可承受全部使用荷载；当施工荷载所产生的效应比使用荷载的效应更不利时，必须经过核算，加设临时支撑。4.钢筋工程（1）钢筋的种类与验收钢筋工程属于隐蔽工程，在混凝土浇筑后，钢筋的质量难以检查，故对刚进的进场验收到一系列的加工过程和最后的绑扎安装，都必须进行严格的质量控制，以确保结构的质量。本工程为剪力墙结构，工程涉及到的钢筋包括、级钢筋，直径则涉及到6.5、8、10、12、14、16、18、22以及25。钢筋种类及用量具体情况见下表2-5。钢筋种类及质量 表2-5定额号定额项目单位钢筋量4-1-2现浇构件圆钢筋直径为6.5t6.5444-1-3现浇构件圆钢筋直径为8t136.3014-1-4现浇构件圆钢筋直径为10t11.5644-1-13现浇构件螺纹钢直径为12t78.3254-1-14现浇构件螺纹钢直径为14t15.5654-1-52现浇构件 箍筋 直径为6.5(一级钢)t1.8964-1-53现浇构件 箍筋 直径为8(一级钢)t78.3814-1-53现浇构件 箍筋 直径为8(三级钢)t0.1894-1-55现浇构件 箍筋 直径为12(二级钢)t2.6554-1-106现浇构件螺纹钢筋三级 直径为12t4.9184-1-108现浇构件螺纹钢筋三级 直径为16t14.224-1-109现浇构件螺纹钢筋三级 直径为18t11.7594-1-110现浇构件螺纹钢筋三级 直径为20t2.3214-1-111现浇构件螺纹钢筋三级 直径为22t12.644-1-112现浇构件螺纹钢筋三级 直径为25t0.915钢筋进场时应进行复验。进场时应按炉罐（批）号及直径分别存放、分批检验，并按现行国家有关标准的规定抽取试样做力学性能试验，合格后方可使用。热轧钢筋进场时，钢筋应按批次进行检查和验收，每批由同一牌号、同一炉罐号、统一规格的钢筋组成。每批质量不大于60t。超过60t的部分，每增加40t（或不足40t的余数），增加一个拉伸试验试样和一个弯折试验试样。允许由同一牌号、同一冶炼方法、同一浇注方法的不同炉罐号组成混合批，但各种炉罐号含碳量之差不大于0.02%，含锰量之差不大于0.15%。混合批的重量不大于60t。检验内容包括外观检查和力学性能试验等。表面质量检查。钢筋应无有害的表面缺陷（钢筋表面不得有裂纹、结疤和折叠）。力学性能试验。从每批钢筋中任选两根钢筋，每根取两个试件分别进行拉伸试验（包括屈服点、抗拉强度和伸长率）和冷弯试验。（2）钢筋加工钢筋加工包括调直、除锈、下料切断、弯曲成型等工作。钢筋的调直：钢筋的调直可采用冷拉调直、调直机调直、锤直或扳直等方法。钢筋的除锈：钢筋的表面应洁净。油渍、漆污和用锤敲击时能剥落的浮皮、铁锈等在使用前清洗干净。在焊接前，焊接处的水锈应清理干净。钢筋的除锈，一般可通过以下两个途径：一是在钢筋冷拉或钢丝调直过程中除锈，对大量钢筋的除锈较为经济省力；二是用机械方法除锈，如采用电动除锈机除锈，对钢筋的局部除锈较为方便。此外，还可采用手工除锈（用钢丝刷、砂盘）、喷砂除锈，要求较高时还可采用酸洗除锈等。钢筋下料切断：钢筋下料切断可采用钢筋切断机或手动液压切断机进行切断。钢筋下料切断将同规格钢筋根据不同长短搭配，统筹排料；一般先断长料，后断短料，减少短头，减低损耗。断料时应避免用短尺量长料，防止在量料过程中产生累计误差。为此，宜在工作台上标出尺寸刻度线并设置控制断料尺寸用的挡板。在切断过程中，如发现钢筋有劈裂、缩头或严重的弯头等必须切除；如发现钢筋的硬度与该钢种有较大的出入，应及时向有关人员反映，查明情况。钢筋的断口，不得有马蹄形或起弯等现象。钢筋弯曲成型：钢筋弯曲成型宜采用弯曲机进行。钢筋弯曲应按弯曲设备的特点进行划线。（3）钢筋的连接常用的钢筋连接方法有焊接连接、绑扎连接、机械连接等。本工程主要采用绑扎连接，部分采用焊接连接和机械连接。焊接连接：可改善结构的受力特性，节约钢筋用量，提高工作效率，保证工程质量。钢筋焊接的一般规定如下：在工程开工正式焊接之前，参与该项施焊的焊工应进行现场条件下的焊接工艺试验，并经试验合格后，方可正式生产。试验结果应符合质量检验和验收时的要求。雨天、雪天不宜在现场进行施焊；必须施焊时，应采取有效遮蔽措施。焊后未冷却接头不得碰到冰雪。焊机应经常为何保养和定期检修，确保正常使用。钢筋绑扎连接，其工艺简单、工效高，不需要连接设备。但当钢筋较粗时相应的需增加接头钢筋长度，浪费钢材，且绑扎接头的刚度不如焊接接头。当钢筋采用绑扎连接方式时，要求绑扎位置准确、牢固，搭接长度及绑扎点位置应符合下列规定：钢筋的接头宜设置在受力较小处。同一纵向受力钢筋不宜设置2个或2个以上接头。接头末端至钢筋弯起点的距离不应小于钢筋直径的10倍。同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开。绑扎搭接接头中的钢筋的横向净距不应小于钢筋直径，且不应小于25mm。纵向受力钢筋绑扎搭接接头的最小搭接长度应符合规范的规定。在任何情况下，受拉钢筋的搭接长度不应小于300mm。在任何情况下，受压钢筋的搭接长度不应小于200mm。钢筋机械连接是指通过钢筋与连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，将一根钢筋中的力传递到另一根钢筋的连接方式。机械连接方法具有工艺简单、节约钢材、改善工作环境、接头性能可靠、技术易掌握、工作效率高、节约成本等优点。（4）钢筋的配料钢筋配料就是将设计图纸中各个构件的配筋图表，编制成便于实际加工、具有准确下料长度（钢筋切断时的直线长度）和数量的表格，即配料表。钢筋配料时，为保证工作顺利进行，不发生漏配和多配，最好按结构顺序进行，且将各种构件的每一根钢筋编号。（5）钢筋的绑扎安装与验收钢筋绑扎采用20-22号钢丝或镀锌钢丝，钢丝过硬时，可经过退火处理。钢筋绑扎时其交叉点应采用钢丝扎牢；板和墙的钢筋网，除了靠近外围两排钢筋的交叉点全部扎牢外，中间部分分叉点可间隔交错扎牢。但必须保证受力钢筋不发生位置偏移；双向受力钢筋，其交叉点应全部扎牢；梁柱箍筋，除设计有特殊要求外，应与受力钢筋垂直设置，箍筋弯钩叠合处，应沿受力主筋方向错来设置；柱中竖向钢筋搭接时，角部钢筋的弯钩平面与模板面的夹角，对矩形柱应为45角，对多边形柱应为模板内角的平分角；当采用插入式振捣器浇筑小型截面柱时，弯钩平面与模板面的夹角不得小于15。钢筋的安装绑扎应该与模板安装相配合，柱筋的安装在柱模板安装前进行；而梁的施工顺序正好相反，先安装好梁模，再安装梁筋，当梁高较大时，可先留下一面侧模不安，待钢筋绑扎完毕，再支余下一面侧模，以方便施工；楼板模板安装后，即可安装板筋。绑扎钢筋时，配置的钢筋级别、直径、根数和间距均应符合设计要求；绑扎或焊接的钢筋网和钢筋骨架，不得有变形、松脱和开焊等现象。绑扎后，应符合表2-6的规定。钢筋安装位置的允许误差和检验方法 表2-6项目允许偏差值（mm）检验方法绑扎钢筋网长、宽度10钢尺检查网眼尺寸20钢尺量连续三档，取最大值绑扎钢筋骨架长10钢尺检查宽、高5钢尺检查受力钢筋间距10钢尺量两端、中间各一点，取最大值排拒5保护层厚度基础10钢尺检查柱、梁5钢尺检查板、墙、壳3钢尺检查绑扎箍筋、横向钢筋间距20钢尺量连续三档，取最大值钢筋弯起点位置20钢尺检查预埋件中心线位置5钢尺检查水平高差+3，0钢尺和塞尺检查5.混凝土工程混凝土工程是钢筋混凝土结构工程的一个重要组成部分，其质量好坏直接关系到结构的承载能力和使用寿命。混凝土工程包括配料、搅拌、运输、浇筑养护等施工过程，各工序相互联系又相互影响，因而在混凝土工程施工中，对每一个施工环节都要认真对待，把好质量关，以确保混凝土工程获得优良的质量。本工程为钢筋混凝土剪力墙结构体系，主体结构采用泵送混凝土, 所有材料应有出厂说明和试验报告单，所有原材料须经检验合格后方可用于工程。混凝土强度等级：地下1层15层墙柱: C35，16层机房层墙柱: C30，梁及楼板: C30，基础底板、地下室外墙